Planification du processus amont

Au niveau du processus amont, le premier problème est celui de détermination de la fosse finale.

a) Détermination de la fosse finale

La détermination de la fosse finale est à la base de l’optimisation du processus d’exploi- tation minier puisqu’elle permet de déterminer l’ensemble de blocs à extraire en connaissant la valeur d’un bloc et la contrainte de précédence dans l’extraction de bloc. Le profit obtenu constitue une borne maximale du profit qui peut être généré. Lorsqu’on s’intéresse au pro- blème de détermination de la fosse finale on s’intéresse au long terme [Newman et al., 2010] et [Asad and Dimitrakopoulos, 2013a]. Ces questions se posent lors de la phase d’étude et de développement, au début du projet minier, [Askari-Nasab and Awuah-Offei, 2009].

Le but du problème de détermination de la fosse finale est de déterminer les limites de la fosse i.e. de répondre aux questions : "jusqu’à quelle profondeur creuser ?" et "quels sont les blocs à extraire ?".

Les données nécessaires pour résoudre le problème du Ultimate Pit Limit concernent le bloc minier à trois dimensions et renseignent notamment sur la teneur en éléments. Les in- formations nécessaires et disponibles sont issues des forages et des analyses de la composition géologique des blocs permettant de quantifier et de donner une valorisation de l’exploitation.

La décision qui intéresse le planificateur est de déterminer si un bloc doit être extrait ou pas connaissant les caractéristiques de chaque bloc du gisement.

La contrainte principale, lors du choix d’extraction ou non du bloc, est définie par la pré- cédence entre les blocs. En effet pour déterminer la limite de la fosse finale il faut prendre en compte les contraintes de pente c’est à dire une pente qui permette aux engins miniers d’accéder au minerai.

Le résultat obtenu est un ensemble de blocs à extraire qui dessine la fosse finale de la mine ainsi que ses limites. De plus, connaissant la quantité de bloc à extraire et la capacité d’exploitation disponible, on peut déduire la durée de vie de la mine.

b) Le problème de détermination des fosses imbriquées (pushback design ) Au niveau du processus amont on identifie aussi le problème du pushback design.

Selon [Shishvan and Sattarvand, 2015], le pushback est une séquence de puits miniers égale- ment appelé le mining sequence ou séquence de blocs extraits. En effet, l’opération minière débute initialement par le creusement d’un ensemble de puits miniers, du plus petit jusqu’au plus large. Le processus est arrêté lorsque l’on a atteint les limites de la mine préalablement définie par le problème de détermination de la fosse finale (associé au modèle UPIT ). Chaque "sous puits" extrait constitue un pushback et l’ensemble des pushback constitue l’ensemble de la mine avec les limites finales de la fosse, [Meagher et al., 2014a].

Lorsque l’on s’intéresse au pushback design, on génère une séquence de puits imbriqués nested pits. On s’intéresse ici, non plus à l’ensemble du gisement (comme pour la détermi- nation de la fosse finale) mais à des parties du gisement.

Selon [Consuegra and Dimitrakopoulos, 2010] le pushback design a pour objectif de définir la façon dont les blocs miniers sont extraits. Il définit également, l’endroit où l’on creuse pour atteindre le minerai. Cela se fait dans le respect des limites de la fosse finale de la mine préalablement définie et le respect de la capacité de ressource. Chaque pushback définie une séquence de bloc extraite [Goodfellow and Dimitrakopoulos, 2013] (on prend donc en compte la dimension temporelle). La génération d’un pushback optimal est donc essentielle pour la maximisation de la NPV (net present value) du projet minier. On obtient donc plu- sieurs pushback générés et il faut s’assurer que ces séquences d’extraction soient homogènes

en terme de la quantité de matériel et la teneur en éléments.

Lorsqu’on s’intéresse à cette question de minimisation de l’écart entre les pushbacks, on entre dans le périmètre du gap.

Nous avons vu précédemment que le problème de détermination de la fosse finale fournie une borne supérieure, en terme de NPV (Net Present Value) espérée, au problème global. Le problème de minimisation de l’écart entre chaque séquence d’extraction gap conduit à une suite de séquences qui au total génèrent une borne inférieure en terme de NPV (Net Present Value) espérée.

Une description du gap est posée par Meagher dans une revue [Meagher et al., 2014a] des méthodes existantes pour traiter du gap : le problème désigne les différences entre les tailles des pushbacks obtenue lors du design de la mine.

c) Ordonnancement des blocs miniers ou MPS ()

Le deuxième problème au niveau du processus amont est le , on parle aussi de planifica- tion minière.

La planification minière est définie par Whittle, [Whittle, 2007], comme le problème permet- tant de calculer "la séquence d’extraction des blocs d’une mine dans l’objectif de maximiser la NPV (net present value) sous les contraintes de production, de teneur en éléments lors du processus de mélange et des contraintes de pente pour l’accès à un bloc".

Le problème de planification minière est souvent abordé sous différents angles.

[Kumral, 2012] distingue trois principaux problèmes : le problème de block scheduling, le problème de discrimination d’un bloc en déchet ou en produit minier et le problème de dé- termination du taux de production.

[De Lara et al., 2017] distingue deux notions : la notion de block sequencing et la notion de block scheduling. Une block sequence est un ordre d’extraction de matériel minier sur un ensemble de blocs, dans lequel le bloc ayant l’indice le plus élevé, est extrait plus tard (cela est le résultat de la contrainte de précédence). Le block sequence peut être transformé en block schedule en regroupant des blocs d’une séquence de façon à satisfaire les contraintes de capacité et de mélange. Ajoutons que dans le problème du block scheduling les contraintes de pente sont remplacées par les contraintes de précédence propre au problème du block sequencing. Ainsi, dans le problème du block sequencing, on a la notion de précédence entre les blocs lors de l’extraction alors que dans le problème du block scheduling on a en plus, la notion de période d’extraction : ce qui conduit à un plan sur la durée de vie de la mine [Sethi, 2012].

Enfin, [Kozan and Liu, 2011] remarque que dans la littérature une confusion est faite entre les appellations des problèmes block scheduling et block sequencing.

Dans [Caccetta and Hill, 2003], [Ramazan, 2007], [Boland et al., 2009], on parle de block scheduling au lieu de block sequencing. Plus largement, la littérature [Newman et al., 2010], [Koushavand et al., 2014], [Asad and Dimitrakopoulos, 2012], [Li and Knights, 2009] met en avant l’importance du choix du type d’exploitation et le choix d’extraction d’un bloc minier. Ces décisions viennent en amont dans le processus global de décision et impactent les déci-

sions prises en aval. Par conséquent, la décision d’extraction est une décision centrale dans l’optimisation de la planification minière. Ce choix peut s’appliquer à un bloc mais également à un ensemble de blocs appelé séquence de blocs [Kumral, 2013a]. On ajoute au choix du type d’exploitation et à l’extraction ou non d’un bloc, les choix de destination pour un bloc qui se confond avec le choix de traitement et le choix de la période d’extraction.

[Dagdelen, 2001] met en relation ces différentes décisions : le choix de la profondeur et des contours de la mine ne peuvent pas être déterminés sans connaître la période d’extraction d’un bloc. La détermination de la période d’extraction pour un bloc ne peut être faite sans connaître les séquences de bloc à extraire et la teneur de coupure. Enfin, les séquences de bloc à extraire et la teneur de coupure sont en fonction de la période d’extraction du bloc minier dans le bloc modèle.

De plus, selon [Shishvan and Sattarvand, 2015] prendre ces décisions requiert des infor- mations préalables contenues dans la modélisation du gisement minier sous forme de blocs miniers à trois dimensions. Le modèle constitue une représentation en trois dimensions d’un gisement minier. Selon la taille et la concentration en élément des blocs miniers qui consti- tuent le gisement, le modèle de blocs de la mine peut atteindre des millions de blocs. Cette information est le résultat d’investigations réalisées par des géologues, des statisticiens et des ingénieurs miniers. En plus de cette donnée d’entrée, il y a principalement des contraintes de précédence, des contraintes de pente à respecter pour l’accès à un bloc et des contraintes liées au choix de destination ou de traitement d’un bloc.

En effet, d’après [Jélvez et al., 2016], dans le cadre d’une mine à ciel ouvert, la planification minière est réalisée après la modélisation du gisement en une matrice de blocs miniers à trois dimensions.

Nous venons de présenter les problèmes liés au processus amont dit upstream process. Dans la section suivante, nous présentons le problème MFP (mine flow planning) lié au processus aval.